နောက်ဆုံးထွက်ultra-high extinction ratio electro-optic modulator
On-chip electro-optical modulators (silicon-based, triquinoid, thin film lithium niobate, etc.) တွင် ကျစ်လစ်သိပ်သည်းမှု၊ မြန်နှုန်းမြင့်ပြီး ပါဝါသုံးစွဲမှုနည်းသော အားသာချက်များ ရှိသော်လည်း အလွန်မြင့်မားသော မျိုးသုဉ်းမှုအချိုးအစား dynamic intensity modulation ကိုရရှိရန် စိန်ခေါ်မှုများစွာရှိသေးသည်။ မကြာသေးမီက၊ တရုတ်တက္ကသိုလ်တစ်ခုရှိ Fiber Optic Sensing အတွက် ပူးတွဲသုတေသနစင်တာတစ်ခုမှ သုတေသီများသည် ဆီလီကွန်အလွှာများပေါ်ရှိ အလွန်မြင့်မားသော မျိုးသုဉ်းခြင်းအချိုးအစား အီလက်ထရွန်းနစ်-အလင်းပြန်မှုဆိုင်ရာ မော်ဂျူလတာများ၏ နယ်ပယ်တွင် အဓိက အောင်မြင်မှုတစ်ခုကို ပြုလုပ်ခဲ့သည်။ မြင့်မားသောအမှာစာ optical filter ဖွဲ့စည်းပုံကို အခြေခံ၍ on-chip ဆီလီကွန်electro-optic modulatorမျိုးသုဉ်းခြင်းအချိုးအစား 68 dB အထိ ပထမဆုံးအကြိမ်အဖြစ် သဘောပေါက်သည်။ အရွယ်အစားနှင့် ပါဝါသုံးစွဲမှုသည် သမားရိုးကျထက် သေးငယ်သော ပြင်းအား နှစ်ခုဖြစ်သည်။AOM modulatorနှင့် စက်ပစ္စည်း၏ အသုံးချပရိုဂရမ်ဖြစ်နိုင်ခြေကို ဓာတ်ခွဲခန်း DAS စနစ်တွင် အတည်ပြုထားသည်။
ပုံ 1 ultra အတွက် စမ်းသပ်ကိရိယာ၏ ဇယားကွက်မြင့်မားသောမျိုးသုဉ်းခြင်းအချိုးအစား electro-optic modulator
ဆီလီကွန်အခြေခံelectro-optical modulatorcoupled microring filter ကို အခြေခံ၍ classical electronic filter နှင့် ဆင်တူသည်။ electro-optic modulator သည် ပြားချပ်ချပ် ပတ်စ်ပတ်စ် စစ်ထုတ်ခြင်း နှင့် စီလီကွန်အခြေခံ မိုက်ခရိုရီသံကြားစက် လေးခု၏ စီးရီးတွဲဆက်မှုမှတဆင့် မြင့်မားသော လှိုင်းအငြင်းပွားမှုအချိုး (>60 dB) ကို ရရှိသည်။ microring တစ်ခုစီတွင် Pin-type electro-optical phase shifter ၏အကူအညီဖြင့်၊ modulator ၏ transmittance spectrum ကို အသုံးပြုထားသော low voltage (<1.5 V) ဖြင့် သိသာစွာပြောင်းလဲနိုင်သည်။ တီးဝိုင်းငြင်းဆိုမှုအချိုးမြင့်မားမှုသည် မတ်စောက်သောစစ်ထုတ်ခြင်းအထိမ့်ပုံစံနှင့် ပေါင်းစပ်ထားသော ပဲ့တင်ထပ်လှိုင်းအလျားအနီးရှိ input light ၏ပြင်းထန်မှုကို အလွန်ကြီးမားသောဆန့်ကျင်ဘက်တစ်ခုဖြင့် ချိန်ညှိနိုင်စေသည်၊ ၎င်းသည် အလွန်မြင့်မားသောမျိုးသုဉ်းမှုအချိုးအလင်းပဲမျိုးစုံထုတ်လုပ်မှုအတွက် များစွာအထောက်အကူဖြစ်စေသည်။
electro-optic modulator ၏ modulation စွမ်းရည်ကို စစ်ဆေးရန်အတွက် အဖွဲ့သည် လည်ပတ်နေသော လှိုင်းအလျားတွင် DC ဗို့အားနှင့် စက်၏ transmittance ကွဲပြားမှုကို ပထမဆုံး သရုပ်ပြခဲ့သည်။ 1 V ပြီးနောက် transmittance သည် 60 dB ထက် သိသိသာသာ ကျဆင်းသွားသည်ကို တွေ့နိုင်သည်။ သမားရိုးကျ oscilloscope စူးစမ်းလေ့လာရေးနည်းလမ်းများ၏ ကန့်သတ်ချက်ကြောင့် သုတေသနအဖွဲ့သည် သွေးခုန်နှုန်းကို ထိန်းညှိစဉ်အတွင်း အလွန်မြင့်မားသော ဒိုင်နမစ်အကွာအဝေးကို တိုင်းတာသည့် spectrometer ၏ ကြီးမားသော ဒိုင်းနမစ်အကွာအဝေးကို အသုံးပြုသည်။ စမ်းသပ်မှုရလဒ်များသည် modulator ၏ output light pulse သည် 68 dB အထိရှိပြီး မျိုးသုဉ်းခြင်းအချိုးသည် resonant wavelength position အများအပြားအနီးတွင် 65 dB ထက်ပို၍ မျိုးသုဉ်းခြင်းအချိုးကိုပြသသည်။ အသေးစိတ်တွက်ချက်ပြီးနောက်၊ electrode တွင်တင်ထားသောအမှန်တကယ် RF drive ဗို့အားသည် 1 V ခန့်ဖြစ်ပြီး၊ မော်ဂျူးပါဝါသုံးစွဲမှုသည် 3.6 mW သာရှိပြီး သမားရိုးကျ AOM modulator ပါဝါသုံးစွဲမှုထက် ပြင်းအားနှစ်ချက်ပိုမိုသေးငယ်သည်။
DAS စနစ်ရှိ Silicon အခြေပြု electro-optic modulator ၏လျှောက်လွှာကို on-chip modulator ကိုထုပ်ပိုးခြင်းဖြင့်တိုက်ရိုက် detection DAS စနစ်သို့အသုံးချနိုင်သည်။ ယေဘူယျအားဖြင့် ဒေသဆိုင်ရာ-အချက်ပြ heterodyne interferometry နှင့်မတူဘဲ၊ ဟန်ချက်မညီသော Michelson interferometry ၏ demodulation mode ကို ဤစနစ်တွင် လက်ခံထားသောကြောင့် modulator ၏ optical frequency shift effect မလိုအပ်ပါ။ sinusoidal တုန်ခါမှု အချက်ပြမှုများကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာသော အဆင့်ပြောင်းလဲမှုများကို သမားရိုးကျ IQ demodulation algorithm ကို အသုံးပြု၍ ချန်နယ် 3 ခု၏ ပြန့်ကျဲနေသော အချက်ပြမှုများကို သရုပ်ခွဲခြင်းဖြင့် အောင်မြင်စွာ ပြန်လည်ရယူနိုင်သည်။ ရလဒ်များအရ SNR သည် 56 dB ခန့်ဖြစ်သည်။ အချက်ပြကြိမ်နှုန်း ± 100 Hz အကွာအဝေးရှိ အာရုံခံဖိုက်ဘာ၏ အရှည်တစ်လျှောက် ပါဝါရောင်စဉ်တန်းသိပ်သည်းဆကို ဖြန့်ဖြူးမှုကို ဆက်လက်လေ့လာခဲ့သည်။ တုန်ခါမှုအနေအထားနှင့် ကြိမ်နှုန်းတွင် ထင်ရှားသောအချက်ပြမှုအပြင် အခြားသော spatial တည်နေရာများတွင် အချို့သော ပါဝါရောင်စဉ်သိပ်သည်းဆတုံ့ပြန်မှုများ ရှိနေသည်ကို သတိပြုမိသည်။ ±10 Hz အကွာအဝေးနှင့် တုန်ခါမှုအနေအထားအပြင်ဘက်ရှိ crosstalk ဆူညံသံသည် ဖိုက်ဘာအရှည်တစ်လျှောက် ပျမ်းမျှဖြစ်ပြီး အာကာသအတွင်းရှိ ပျမ်းမျှ SNR သည် 33 dB ထက်မနည်းပါ။
ပုံ ၂
optical fiber ဖြန့်ဝေသည့် အသံအာရုံခံစနစ်၏ ဇယားကွက်။
b Demodulated signal ပါဝါရောင်စဉ်တန်းသိပ်သည်းဆ။
c၊ d တုန်ခါမှုကြိမ်နှုန်းများသည် ပါဝါရောင်စဉ်တန်းသိပ်သည်းဆဖြန့်ဖြူးမှုအနီးရှိ အာရုံခံဖိုင်ဘာတစ်လျှောက်။
ဤလေ့လာမှုသည် အလွန်မြင့်မားသော မျိုးသုဉ်းခြင်းအချိုး (68 dB) ရှိသော ဆီလီကွန်ပေါ်ရှိ electro-optical modulator ကို ပထမဆုံးရရှိပြီး DAS စနစ်များတွင် အောင်မြင်စွာ အသုံးချနိုင်ကာ စီးပွားဖြစ် AOM modulator အသုံးပြုခြင်း၏ အကျိုးသက်ရောက်မှုသည် အလွန်နီးကပ်နေပြီး အရွယ်အစားနှင့် ပါဝါသုံးစွဲမှုသည် အရွယ်အစားနှင့် ပါဝါသုံးစွဲမှုသည် ပြင်းအား နှစ်ခုထက် သေးငယ်သောကြောင့် မျိုးဆက်သစ် ပါဝါသေးငယ်သော ဖိုက်ဘာဖြန့်ဝေမှုစနစ်များတွင် အဓိကအခန်းကဏ္ဍမှ ပါဝင်မည်ဟု မျှော်လင့်ရသည်။ ထို့အပြင် CMOS အကြီးစားထုတ်လုပ်မှုလုပ်ငန်းစဉ်နှင့် ဆီလီကွန်အခြေခံ၏ Chip ပေါင်းစပ်မှုစွမ်းရည်၊optoelectronic ကိရိယာများChip ဖြန့်ဝေထားသော ဖိုက်ဘာအာရုံခံစနစ်များကို အခြေခံသည့် တန်ဖိုးနည်း၊ စက်ပစ္စည်းပေါင်းစုံ ပေါင်းစပ်ထားသော မော်ဂျူးများ၏ မျိုးဆက်သစ် ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုကို များစွာမြှင့်တင်နိုင်ပါသည်။
စာတိုက်အချိန်- မတ်-၁၈-၂၀၂၅